早-中元古代Columbia超级大陆研究进展

地球在过去25亿年里曾发生过几次全球性大规模碰撞造山事件（如 Grenville事件,Pan-African事件等）;地质学家由此推测大陆块自早元古代以来曾发生过周期性拼合和分离,从而导致古超级大陆的形成和裂解[1].在过去10年里（1991～2001年）,被认为由约1.0 Ga Grenville造山事件所形成的超级大陆Rodinia已成为古大陆重建的一个热点[2,3].然而,地质学家们在重建Rodinia 过程中发现,并非全部Rodinia组成陆块都是由Grenville造山带所焊接,而     

五台山滹沱群SHRIMP锆石U-Pb年龄: 华北克拉通早元古代拼合新证据

采自五台山台怀镇南8 km处滹沱群变质火山-沉积岩层中的长英质凝灰岩样品含有两组锆石, 所记录的SHRIMP锆石方法²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄分别为2180±5 Ma和2087±9 Ma. 在误差范围内, 较老的一组年龄与五台山大洼梁花岗岩年龄相当, 表明它们来自相似的地壳岩浆源; 而较年轻的一组锆石年龄与相邻地区阜平杂岩湾子表壳岩中变沉积岩和变火山岩及南营花岗片麻岩年龄相当, 因而被解释为滹沱群火山作用年龄. 这两组年龄的存在表明: (1) 滹沱群形成于早元古代而非太古宙; (2) 早元古代火山-沉积作用在五台和阜平地区同时间发生. 这样, 早元古代沉积作用在该区是广泛的, 它们代表了华北克拉通东部陆块西侧大陆边缘相沉积. 滹沱群火山作用年龄的确定也表明该群所经历的变质-变形事件发生在2087±9 Ma 之后, 这进一步佐证我们最近根据其他方面研究结果所得出的吕梁造山事件(约1.8 Ga)是该区主要构造事件的结论: 该事件导致华北克拉通东部陆块和西部陆块的最终拼合, 并成为全球早-中元古代超级大陆组成部分之一.     

华北克拉通破坏机制与古元古代板块构造体系

在对华北克拉通岩石圈地幔性质发生变化的物理、化学过程和时空范围深入研究的基础上, 探寻其动力学作用, 需要对华北克拉通岩石圈及其周围的地幔状态和构造有整体的认识. 从地震学研究构建的华北克拉通地壳、上地幔速度结构出发, 分析研究了岩石圈厚度、壳-幔边界性质、上地幔结构和变形的构造特征和变化规律; 结合岩石地球化学研究结果, 提出了华北克拉通上地幔流动模型. 我们认为: 主要是太平洋板块俯冲使东亚大陆下方地幔流动呈现快速和不稳定的特点. 这一独特的区域地幔流动体系促进了华北克拉通上地幔中熔流体含量的增加和岩石圈软化, 导致了华北克拉通不同地区分别以拆沉和热侵蚀为主的不同方式被破坏. 同时, 根据华北克拉通地壳记录的东-西块体碰撞拼合、古洋壳消减以及古陆壳残留的证据, 揭示了地球在古元古代已经进入与现今相似的板块构造体系.     

华北克拉通基底构造格架及形成模式

早前寒武纪地质是当代地质学研究的热点之一.由于现代板块构造模式及其修正模式运用于早前寒武纪地质遇到许多难以跨越的障碍,有必要从新的角度建立早前寒武纪地质演化的端员模式.根据行星起源的星子堆积理论,地球是由大量有级序(hierarchical)星子堆积增生而成.据Nd同位素等地球化学资料揭示,3.8Ga以前,全球大陆克拉通基底均起源于     

拆沉作用与华北克拉通破坏

综述了近年来对岩石圈拆沉作用化学和物理过程的研究及其对华北克拉通破坏的效应, 强调了榴辉岩熔体-橄榄岩反应形成的辉石岩源区及其导致的地幔化学不均一性是拆沉作用的地幔直接响应. 由此形成的来自辉石岩源区的玄武岩具有独特的矿物学和地球化学标志, 可很好地解释华北克拉通中生代玄武岩. 熔体-橄榄岩反应可能是导致克拉通岩石圈地幔富化、密度升高、弱化、最终失稳的重要原因. 其中熔体的性质是鉴别不同克拉通破坏机制的关键.     

扬子克拉通及华北克拉通大陆岩石圈地幔碳同位素组成及其差异: 金刚石碳同位素原位测试证据

金刚石碳同位素组成和对比是了解克拉通大陆岩石圈地幔物质组成及其演化的窗口. 本文用二次离子质谱(SIMS)方法对产于华北克拉通(山东蒙阴和辽宁瓦房店)和扬子克拉通(湖南沅水流域)的11颗金刚石不同生长层的碳同位素组成进行了123个点高精度原位(in-situ)测试. 结果显示, 华北克拉通和扬子克拉通金刚石碳同位素组成存在一定差异; 华北克拉通金刚石早期生长“核心”碳同位素δ¹³C组成平均为-3.0‰(VPDB), 分布范围为-6.0‰~-2.0‰, 与全球橄榄岩型金刚石一致; 扬子克拉通金刚石早期“核心”δ¹³C平均为-7.4‰, 分布范围为-8.6‰~-3.0‰, 和榴辉岩型金刚石特点一致; 3个产地单颗金刚石不同生长层碳同位素变化不具有一致性, 与是否含包裹体无关, 但与金刚石是否存在溶蚀间断明显有关, 证实金刚石生长过程地幔流体碳同位素组成不均一, 碳储库(介质)不均一性对金刚石生长过程碳同位素变化的影响较分馏作用更为明显; 与此同时, 现有的测试结果显示, 华北和扬子克拉通金刚石中心-边缘生长层碳同位素变化与氮含量之间缺乏相关性, 反映我国两个克拉通金刚石生长过程中地幔流体碳和氮元素之间存在复杂的交换、地球化学环境可能相对开放. 上述结果暗示, 金刚石形成时扬子克拉通和华北克拉通地幔交代流体碳的组成及来源存在差异.     

扬子陆核古元古代晚期构造热事件与扬子克拉通演化

对扬子克拉通太古宙高级区域变质岩系变质事件进行了Ｓｍ－Ｎｄ同位素定年（１９３９－１９５８Ｍａ）,综合区内同类岩石的ＳＨＲＩＭＰ锆石Ｕ－Ｐｂ等相关年龄数据和地质事件,确认这一时期构造热事件的存在并对其地质意义进行了解析,通过与扬子克拉通其他地区早期基底岩系形时代的对比分析,表明古元古代晚期在整个扬子克拉通范围内存在一次重要的构造热事件,并导到了扬子陆块统一基底的形成。     

早前寒武纪沉积物稀土型式的变化——理论推导和华北克拉通南缘的证据

最近的研究已证明Taylor的稀土模式至少不适用于华北克拉通南缘。借助于软硬酸碱理论推导的早前寒武纪沉积物稀土型式演化的氧化还原模式能较好地适用于华北克拉通南缘,并可望适用于其它地区,故作简要报道。     

华北克拉通破坏对地表地质与陆地生物的影响

晚中生代古太平洋板块俯冲导致东亚古大地幔楔形成和华北克拉通破坏,该动力过程引发华北克拉通发生强烈伸展和岩浆活动,广泛形成裂谷盆地和变质核杂岩,并造成燕辽和热河生物群的繁盛与消亡.古太平洋板块俯冲角度的变化导致东亚大陆经历了三次短暂挤压事件和两次强烈伸展构造.多学科综合研究进一步揭示,晚中生代燕辽和热河生物群的演化与华北克拉通的破坏强度、岩浆活动强弱以及盆地发展存在明显的时空相关性.上述现象表明地球深部动力过程不仅控制了克拉通破坏和地壳构造演化,而且也极大地影响了地表环境的变迁和陆地生态系统的演变.因此,地球生命是与环境协同演化,并且共同受地球深部过程的控制.     

冀东3.8 Ga锆石Hf同位素特征与华北克拉通早期地壳时代

锆石U-Pb同位素测定显示, 冀东铬云母石英岩来自于36~38亿年左右花岗质岩石的风化剥蚀. 激光原位Hf同位素分析表明, 这些锆石在后期地质演化过程中基本保持Hf同位素体系的封闭, U-Pb谐和点锆石的Hf同位素模式年龄均在38亿年左右, 反映了该古老地壳物质的再循环. 其中38亿年左右年龄的锆石具有与球粒陨石相同的Hf同位素组成, 表明其源岩花岗质岩石来自于年轻地壳的部分熔融, 且该年轻的地壳来源于未经明显壳幔分异事件的地幔. 因此, 冀东地区在38亿年以前未发生大规模的地壳生长事件. 结合其他地区的锆石Hf同位素资料, 本文推测, 华北克拉通最早期的地壳可能形成于40亿年左右. 目前, 在华北地区找到更古老地壳的可能性很小.     

华北中新元古代及早古生代地震灾变事件及与Rodinia的关系

地质历史中强地震事件在岩层中留下记录。灰岩中的液化碳酸盐岩脉和泥质岩中的液经泥脉即是地震引起沉积物液化的结果。     

塔里木盆地克拉通区油气藏形成主控因素与油气分布

塔里木盆地克拉通区位于盆地腹部, 主要发育寒武系海相烃源岩, 其次是中、上奥陶统海相和石炭-二叠系海陆过渡相烃源岩. 烃源岩分区、分期成熟, 形成不同时期的多个供烃中心. 克拉通区经历了多期构造运动, 形成多个古隆起. 不同时期有效供烃中心与古隆起相匹配是控制油气藏形成与分布的最主要因素, 古隆起具有多期油气充注历史, 并经历了多期调整甚至破坏, 有效供烃中心周围的古隆起及其斜坡区最有利于油气聚集, 油气相态与供烃中心演化历史有关. 海西晚期是塔里木盆地克拉通区最广泛的成藏时期, 毗邻烃源岩、保存条件良好的原生油气藏是勘探的最有利目标; 区域盖层之下、断裂带周围、不整合面上和下油气最富集; 石炭系砂岩、奥陶系风化壳岩溶、内幕碳酸盐岩储层是油气聚集的主要层段; 石炭系、志留系砂岩尖灭油气藏、碳酸盐岩缝洞型岩性油气藏是进一步勘探的主要对象.     

鄂尔多斯地块是破解华北早期大陆形成演化和构造体制谜团的钥匙

鄂尔多斯地块是华北克拉通的核心地质单元之一.前寒武纪基底陆块的划分、克拉通化过程与构造机制、古元古代活动带、中-新元古代的多期裂谷和壳幔调整、华北地台形成等华北早期大陆的几乎所有重要科学问题,都与鄂尔多斯地块密切相关.近年来鄂尔多斯地块的油气和煤资源的研究有重要突破,带动基础地质研究至少在三方面有重要进展:(1)大鄂尔多斯盆地的演化历史;(2)狭义鄂尔多斯盆地的基底以及与周边基底岩石的对比;(3)鄂尔多斯地块的周边断裂及其性质.这些都说明鄂尔多斯地块是在原有华北克拉通基底上发展起来的大盆地,现在的狭义盆地面貌是在三叠纪末开始形成,并在中-新生代才逐步改造定格的.因此对华北克拉通早期大陆的形成和演化历史,需要抛开固有的想法,客观分析地质资料,给予科学解读.鄂尔多斯地块是破解华北早期大陆形成和构造体制演化谜团的钥匙.     

太行山中南段早白垩世岩石圈地幔的水含量:对华北克拉通破坏的动力因素的制约

已有的研究表明,华北克拉通东部的岩石圈地幔在克拉通破坏峰期(早白垩世)时是高度富水的,水化造成的岩石圈强度的显著降低为克拉通破坏提供了前提.古生代以来华北克拉通经历的大洋板块南向、北向和西向的俯冲都可能造成其水化.为了查明造成水化的主导过程,本文对太行山中南段符山早白垩世高镁闪长岩中的橄榄岩包体进行了水含量的测定.数据显示,太行山早白垩世岩石圈地幔的含水量(~40 ppm)远低于华北东部同期的岩石圈地幔(1000ppm).这些结果直观地表明,华北东部早白垩世岩石圈地幔的高水含量主要是由西向俯冲的太平洋板块造成的.从这个角度来说,华北克拉通破坏的主要动力因素可能是太平洋板块俯冲.     

中国大陆岩石圈的形成、演化与特征

中国大陆岩石圈是由37个以上的小地块所组成的,各地块统一结晶基底的形成时期各不相同。它们从元古宙到新生代一直在运移、变位：古生代处在以离散为主的状态,都位于特提斯洋内;古生代晚期、中生代与新生代则为逐渐聚合的过程,最后就汇聚成现在的中国大陆岩石圈。在周边板块运动的影响下,中国中部与西北部形成基本正常的大陆岩石圈,东部在侏罗纪以来则形成具有陆壳洋幔型的、较薄的岩石圈,而西南部的青藏地区形成陆壳增厚型岩石圈。中国大陆岩石圈内部可以发生多圈层的滑脱作用,除岩石圈底面的滑脱作用之外,还可以在莫霍面与中地壳低速高导层等界面发生滑脱,使岩石圈的内部结构变得十分复杂,并由此派生出较强的构造变形、岩浆活动与内生成矿作用。针对中国大陆岩石圈的特殊性,深入研究岩石圈演化的具体特征,具有十分重大的理论意义与实用价值,也可进一步丰富和发展全球板块构造学说。     

华北克拉通西部孔兹岩带形成时代新证据: 巴彦乌拉-贺兰山地区锆石SHRIMP定年和Hf同位素组成

对华北克拉通西部孔兹岩带西段巴彦乌拉-贺兰山地区片麻状花岗岩和贺兰山岩群石榴云母二长片麻岩进行了锆石SHRIMP U-Pb定年和Hf同位素组成研究. 片麻状花岗岩岩浆锆石年龄为(2323±20) Ma, 两期变质锆石年龄分别为(1923±28)和(1856±12) Ma. 锆石核、幔和边Hf同位素组成相近, 19个数据点TDM1(单阶段亏损地幔模式年龄)变化范围为2455~2655 Ma. 石榴云母二长片麻岩中大多数残余锆石年龄集中分布, 平均年龄为(1978±17) Ma, 另有少量更老残余锆石(2871~2469 Ma)存在. 变质锆石由于U含量很高导致强烈铅丢失, 未能获得准确年龄. 锆石Hf同位素组成变化范围较大, T_DM1为1999~3047 Ma. 结合前人研究成果, 可得出如下结论: (1) 贺兰山岩群孔兹岩系形成于古元古代, 而不是以往认为的太古宙; (2) 研究支持了华北克拉通西部鄂尔多斯陆块和阴山陆块之间存在一规模巨大的古元古代孔兹岩带的认识; (3) 孔兹岩带内大量存在的古元古代早期地质体可能是孔兹岩系碎屑沉积物物源区之一; (4) 鄂尔多斯地块、阴山地块和东部地块大致在同时发生相互碰撞拼合, 导致华北克拉通最终形成.     

华北沉降带形成与陨击作用关系的初步探讨

在分析华北沉降带形成机理的研究现状和最新进展的基础上 ,针对该地区存在的令人深思的问题 ,结合天文地质学对火星和月球表面陨击作用的研究成果 ,彗星撞击木星的观察结果 ,国内外对天体撞击地球的撞击构造研究的成果 ,提出了华北沉降带的形成机理与陨击作用相关的论点 ,并提出了已有的相关线索和今后的工作方向 .     

宜昌圈椅埫A型花岗岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素与扬子大陆古元古代克拉通化作用

对侵位于湖北宜昌崆岭杂岩中的圈椅埫花岗岩进行了主量元素、微量元素、锆石U-Pb年龄和Hf同位素分析. 结果表明, 圈椅埫花岗岩富硅、碱, 贫钙、镁, 富集Ga, Y, Zr和Nb, 亏损Sr和Ba, 表现出后造山A型花岗岩(A2型)的特征. 圈椅埫A型花岗岩的锆石90%是谐和的, 并给出平均1854 Ma的古元古代岩体结晶年龄. 古元古代锆石初始(¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf)_i比值为0.280863~0.281134, ε_Hf(t)均为负值(最低为-26.3), 亏损地幔模式年龄是2.9~3.3 Ga (平均3.0 Ga), 平均地壳模式年龄高达3.6~4.2 Ga (平均3.8 Ga). 表面年龄为中太古代(2859 Ma)的锆石有略高的亏损地幔模式年龄(3.4 Ga)但相似的平均地壳模式年龄(3.8 Ga). 这些数据表明形成圈椅埫A型花岗岩的初始物质非常古老, 至少老于2.9 Ga, 甚至可以追溯到冥太古代. 与圈椅埫A型花岗岩形成有关的古元古代地壳熔融事件记录着扬子大陆克拉通化过程, 可能与Columbia超大陆聚合后-裂解前的伸展作用所引起的深部太古宙地壳拉张垮塌有关.     

汶川8级地震的形成机制与中国大陆近期地震概况

此文概略介绍了四川汶川8级地震的主要特征和形成机制,介绍了余震的情况,讨论了关于地震预报问题。笔者认为,以历史地震资料为依据的中长期预报是比较可信的,临震预报的难度较大,目前尚未获得满意的成果。根据近百年来中国地震活动周期性的变化规律,探讨了未来几十年内我国大陆强震活动的可能分布特点。根据上千年的历史地震资料,讨论了华北地区未来相当于唐山地震的强震活动可能将在240年以后、300年以前的期间发生。     

半导体超晶格与量子阱及其研究进展

70年代初期发展起来的半导体超晶格与量子阱的研究正在深刻地改变着固体物理学和半导体物理学的研究面貌,并且正在对低维物理学、材料科学和微电子科学的研究产生着重要而深远的影响。